奈米星形化身疾病診斷急先鋒
- 上線日期：2012/7/16 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
英國及西班牙科學家們研發出一種新型生物奈米感測器，在標靶分子濃度較低時，反而能產生較強的偵測訊號。此感測器能偵測到遠低於醫院現行檢驗法所能測得的分子濃度，因此可以在疾病初期幫助醫生判斷，而在許多情況下早期發現往往有助於病情的治療與痊癒。
一般生物感測器產生的訊號大小與標靶分子的濃度成正比，因此在低濃度時靈敏度會下降。對於癌症抗原之類的疾病生物標記分子而言，生物感測器能否區分零檢出或微量檢出，是件非常重要的事。倫敦帝國學院(Imperial College London)的Molly Steven與西班牙維戈(Vigo)大學的合作伙伴利用星形奈米金粒製作出此新式感測器，能探測的濃度比目前最先進的測試技術靈敏十倍以上。
此星形奈米金粒又稱奈米星(nanostar)，大小約50 nm，其結構可產生表面電漿子(surface plasmon)，亦即傳導電子在表面的同調振盪行為。研究人員以可見光/近紅外光照射奈米星，找出最大吸收的頻率位置，便可量測出表面電漿子的共振頻率。
上述團隊在金粒表面接上葡萄糖氧化酶(glucose oxidase, GOx)，作為生物催化劑來還原溶液中的銀離子。在低GOx濃度時，銀原子會沈澱在金粒表面上，使表面電漿共振頻率產生藍位移(blue shift)；而濃度較高時，銀離子會在溶液中快速成核結晶，導致共振頻率的偏移較不明顯。所以，量測加入GOx前後的吸收頻率，便能非常靈敏地獲得葡萄糖氧化酶的濃度。
該團隊接著利用奈米星量測前列腺特異抗體(prostate specific antibody, PSA)的濃度，此生物分子為前列腺癌的生物標記。研究人員先在奈米星表面鍍上一種可從溶液中抓取PSA的抗體，然後再將與GOx相連的第二個抗體閂在PSA上。GOx會進行上述的銀還原步驟，測量表面電漿共振的偏移量即可得到待測物濃度。
此技術可偵測濃度低至10-18g/ml的前PSA，和目前醫院常使用的酵素免疫分析法(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)相比，濃度低上十億倍。Steven表示，此感測器在最低的濃度時能產生最強烈的訊號，因此能偵測出極低的標靶分子濃度。
目前，研究人員僅完成前PSA的檢測，但Steven認為此法亦應用於其它疾病的初期診斷，其中尤其吸引人注意的是與人類免疫缺乏病毒(HIV)有關的p24蛋白質。詳見Nature Materials｜DOI:10.1038/nmat3337。
原始網站: http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/may/28/new-nanosensors-could-detect-disease-earlier
譯者:林主恩(中央大學光電科學研究所)
責任編輯:蔡雅芝
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